Tratamiento de aguas altamente salinas por medio de procesos foto-Fenton en presencia de complejantes
- Autores: Iván Vallés Ferrer
- Directores de la Tesis: Antonio Arqués Sanz (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Politècnica de València ( España ) en 2025
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Lourdes Sánchez Nácher (presid.), Jorge Jesús Rodríguez Chueca (secret.), Luciano Carlos (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ingeniería Textil por la Universitat Politècnica de València
- Menciones:
- Internacional
- Calificación: Sobresaliente Cum Laude
- Materias:
- Texto completo no disponible (Saber más ...)
- Resumen
La disminución de recursos renovables de agua dulce y la creciente contaminación han generado preocupación sobre su disponibilidad, impulsando la búsqueda de alternativas para su gestión y reúso. Una opción prometedora es el uso de aguas salinas, tanto naturales como residuales, lo que ayudaría a preservar el agua dulce y proteger los ecosistemas marinos. Entre las principales preocupaciones están los Contaminantes de Preocupación Emergente (CECs), compuestos orgánicos presentes en bajas concentraciones (ng-µg L-¹), difíciles de eliminar con tratamientos convencionales y con posibles efectos adversos en humanos y ecosistemas.
Esta tesis estudió la degradación de CECs en aguas salinas mediante el proceso foto-Fenton a pH cercano al neutro. Este proceso genera radicales hidroxilo (·OH) a partir del peróxido de hidrógeno, usando sales de hierro como catalizador. Se usaron seis CECs modelo (acetaminofén, acetamiprid, ácido clofíbrico, amoxicilina, cafeína y carbamazepina) en aguas con distintas salinidades (0, 1 y 30 g L-¹ de NaCl) y agua de mar del Mediterráneo, evaluando el efecto del pH (3,0 a 7,0).
El pH óptimo en agua destilada es 2,8, asociado a la presencia de Fe(OH)²+, especie catalíticamente activa. Sin embargo, este valor difiere del pH natural de la mayoría de las aguas. Para mejorar la eficiencia a pH más altos, se estudiaron compuestos orgánicos capaces de formar complejos activos con el hierro. Fenoles y derivados del ácido benzoico fueron evaluados, observándose que los grupos -OH en posición orto- (como en el catecol, CAT) mejoran significativamente el proceso, logrando degradación completa de CECs en menos de 10 minutos a pH 5,0 con una relación CAT/Fe de 2,5.
En aguas salinas, la presencia de aniones inorgánicos (cloruros, fluoruros, fosfatos, bromuros, boratos) afecta negativamente al proceso, ya sea por interacción con los ·OH o por formar especies no activas con el hierro. A diferencia de lo reportado en la literatura, a bajas concentraciones (1 g L-¹ NaCl), los cloruros aumentan la velocidad de degradación a pH cercano al neutro, posiblemente por cambios en la coordinación del Fe(III). No obstante, altas concentraciones (como en agua de mar) y otros aniones, en especial bromuros, interfieren notablemente.
Estos efectos pueden mitigarse añadiendo ligandos como el catecol. Mediante espectroscopía de resonancia paramagnética electrónica se observó que el uso de CAT incrementa la producción de ·OH hasta en un 75 %, incluso en presencia de cloruros. En agua de mar, el proceso foto-Fenton a pH 5,0 con CAT logró eficiencias comparables a las obtenidas a pH 2,8, aunque con una mayor relación molar CAT/Fe debido a la competencia de aniones por el hierro.
Finalmente, ante la baja degradación de algunos CECs en medios altamente salinos, se propuso la combinación de procesos reductivos y oxidativos. Se utilizó ácido 4-nitrobenzoico como contaminante modelo, aplicando primero un tratamiento con hierro cero valente (ZVI), que reduce contaminantes y libera Fe²+ útil para el proceso foto-Fenton. La combinación fue efectiva, especialmente si se añadía el ligando (CAT) antes del tratamiento foto-Fenton, pero no durante la fase reductiva.
